桥梁基础工程施工技术.ppt

'桥梁基础施工第一节概述第二节明挖扩大基础施工第三节桩与管柱基础施工第四节沉井基础施工第五节地下连续墙基础施工第六节组合式基础施工 第一节概述桥梁上部承受的各种荷载，通过桥台或桥墩传至基础，再由基础传给地基。基础在桥梁的设计与施工中，占有极为重要的地位，对结构物的安全使用和造价有很大的影响。资料统计表明，建筑物失事70％～80％是由基础失败而引起。桥址地基的岩体与土层性质的复杂多变性，其规律是难以掌握，从施工角度来说，基础类型与施工方法的正确选择，不仅关系到造价高低、工期长短，而且还关系施工的难易程度甚至结构物的成败。合理的施工方案选定，必须根据桥址处的地质、水文条件、桥梁结构体系、环境以及施工条件等诸因素，经过综合考虑和反复论证比选之后才能加以确定。 第二节明挖扩大基础施工扩大基础或明挖基础属直接基础，是将基础底板设在直接承载地基上，来自上部结构的荷载通过基础底板直接传递给承载地基。扩大基础的施工方法通常是采用明挖的方式进行的；在开挖基坑前，应做好复核基坑中心线、方向和高程，并应按地质水文资料，结合现场情况，决定开挖坡度、支护方案以及地面的防水、排水措施。 地基土质较为坚实，开挖后能保持坑壁稳定，可不设置支撑，采取放坡开挖。实际工程由于土质关系、开挖深度、放坡受到用地或施工条件限制等因素影响，需采取加固坑壁措施。在开挖过程中有渗水时，则需要在基坑四周挖边沟或集水井以利排除积水。在水中开挖基坑时，通常需预先修筑临时性的挡水结构物(称为围堰)，将基坑内水排干，再开挖基坑。基坑开挖至设计标高后，必须抓紧进行坑底土质鉴定、清理与整平工作，及时砌筑基础结构物。明挖扩大基础施工的主要内容:基础的定位放样、基坑开挖、基坑排水、基底处理、砌筑(浇筑)基础结构物。 一、基础的定位放样为建筑基础开挖的临时性坑井称基坑。基坑属临时性工程，作用是提供一个空间，使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行。在基坑开挖前，先进行基础的定位放样工作，以便正确地将设计图上的基础位置准确地设置到桥址上。放样工作根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线，推出基础边线的定位点，再放线画出基坑的开挖范围。基坑底部尺寸较设计的尺寸每边各增加0.5～1.0m的富余量，以便于支撑、排水与立模板。 二、陆地基坑开挖基坑大小应满足基础施工要求。对有渗水土质的基坑坑底开挖尺寸，需按基坑排水设计基础模板设计而定，一般基底尺寸应比设计平面尺寸各边增宽0.5～1.0m。基坑可采用:垂直开挖、放坡开挖、支撑加固或其他加固的开挖方法，具体应根据地质条件、基坑深度、施工期限与经验，以及有无地表水或地下水等现场因素来确定。 (一)坑壁不加支撑的基坑对于在干涸无水河滩、河沟中，或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中；地下水位低于基底，或渗透量少，不影响坑壁稳定；以及基础埋置不深，施工期较短，挖基坑时，不影响邻近建筑物安全的施工场所，可考虑选用坑壁不加支撑的基抗。基坑的形式如图4—2所示。 粘性土在半干硬或硬塑状态，基坑顶缘无活荷载，稍松土质基坑深度不超过0.5m，中等密实(锹挖)土质基坑深度不超过1.25m，密实(镐挖)土质基坑深度不超过2.00m时，均可采用垂直坑壁基坑。基坑深度在5m以内，土的湿度正常时，采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁，每梯高度为0.5～1.0m为宜，可作为人工运土出坑的台阶。基坑深大于5m时，坑壁坡度适当放缓，或加做平台。土的湿度影响坑壁的稳定性时，应采用该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。当基坑的上层土质适合敞口斜坡坑壁条件，下层土质为密实粘性土或岩石可用垂直坑壁开挖，在坑壁坡度变换处，应保留有至少为0.5m的平台。 基坑施工过程中应注意以下几点：1)在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟，防止水沟渗水，以避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性；2)坑壁缘边应留有护道，静荷载距坑边缘不小于0.5m，动荷载距坑边缘不小于1.0m；垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽；水文地质条件欠佳时应有加固措施；3)应经常注意观察坑边缘顶面土有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象发生，以确保安全施工；4)基坑施工不可延续时间过长，自开挖至基础完成，应抓紧时间连续施工；5)如用机械开挖基坑，挖至坑底时，应保留不小于30cm厚度的底层，在基础浇筑圬工前，用人工挖至基底标高；6)基坑应尽量在少雨季节施工，7)基坑宜用原土及时回填，对桥台及有河床铺砌的桥墩基坑，则应分层夯实。 (二)坑壁有支撑的基坑基坑壁坡不易稳定并有地下水渗入，或放坡开挖场地受到限制，或基坑较深、放坡开挖工程数量较大，不符合技术经济要求时，采取以下的加固坑壁措施，如挡板支撑、钢木结合支撑、砼护壁及锚杆支护等。常用的坑壁支撑形式有：直衬板式坑壁支撑(图4—3)、横衬板式坑壁支撑(图4—4)、框架式支撑(图4—5)其他形式的支撑(如锚桩式、锚杆式、锚碇板式、斜撑式等)，如图4—6所示。坑壁有支撑的施工，按土质情况不同，可一次挖成或分段开挖，每次开挖深度不宜超过2m。 砼护壁适用于除流砂及呈流塑状态的粘土外的各类土的开挖防护，对较大直径、较深基坑的圆形或椭圆形土质基坑更宜采用。砼护壁的施工方法有两种：(1)喷射砼护壁一般喷护厚度为5～8cm，一次喷护约需1～2h。一次喷护如达不到设计厚度，应等第一次喷层终凝后再补喷，直至要求厚度为止。喷护的基坑深度应按地质条件决定，一般不宜超过10m。基坑开挖若遇有较大渗水时，可采取下列措施之一。①每层开挖深度不大于0.5m，汇水坑设在基坑中心；②开挖含水土层时，宜扩挖0.4m，以石料码砌扩挖部位，并在表面喷射一层5～8cm厚的砼；③对流砂、淤泥等夹层，除打入小木桩外，并在桩间绕缠竹筋、荆笆或挂上竹篱等后再喷射砼。 锚喷护壁喷射混凝土护壁 (2)现浇砼护壁基坑开挖视地质稳定情况，一般挖深1.0～1.8m，即应立模浇筑砼。拆模时间应根据掺速凝剂数量、气温条件、砼达到支撑强度等要求来决定，通常在24h以上便可拆模。挖一节浇一节直至基底。必要时可采用钢筋砼护壁。对于圆形基坑，开挖面应均匀分布，对称施工，及时灌筑，无支承总长度不得超过二分之一周长。 三、水中基础的基坑开挖桥梁墩台基础大多位于地表水位以下，有时流水还比较大，施工时都希望在无水或静止水条件下进行。桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法。围堰的作用是防水和围水，有时还起着支撑施工平台和基坑坑壁的作用。围堰的结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、基础形式以及通航要求等条件进行选择。 任何形式和材料的围堰，均必须满足下列要求：第一、围堰顶高宜高出施工期间最高水位70cm，最低不应小于50cm，用于防御地下水的围堰宜高出水位或地面20～40cm。第二、围堰外形应适应水流排泄，大小不应压缩流水断面过多，以免壅水过高危害围堰安全，影响通航、导流等。围堰内形应适应基础施工的要求，并留有适当的工作面积。堰身断面尺寸应保证有足够的强度和稳定性，使基坑开挖后，围堰不致发生破裂、滑动或倾覆。第三、围堰要求防水严密，应尽量采取措施防止或减少渗漏，以减轻排水工作。对围堰外围边坡的冲刷和筑围堰后引起河床的冲刷均应有防护措施。第四、围堰施工一般应安排在枯水期进行。 表4—5公路桥梁中应用的围堰类型及其适用条件 (一)土石围堰土围堰最好是用在水浅、流速不大、河床土层为不透水的情况下。土围堰可用任意土料筑成，以粘土或砂类粘土较好。土堰的断面一般为梯形(图4—8)。当水流速大于0.7m／s时，为保证堰堤不被冲刷蚕食和为减少围堰工程量，可用草(麻)袋盛土码砌堰堤边坡，称为草(麻)袋围堰(图4—9)。土袋上下层和内外层应相互错缝，尽量堆码密实整齐；填筑时，均应自上游开始，至下游合拢。 土石围堰防水处理 (二)木笼围堰或竹笼围堰在岩层裸露河底不能打桩，或流速较大而水深在1.5～4.0m的情况下，可采用木(竹)笼围堰。木(竹)笼围堰是用方木、圆木或竹材叠成框架，内填土石构成的(图4—10)。经过改进的木笼围堰称为木笼架围堰，减少了木料用量。在木笼架就位后，再抛填片石，然后在外侧设置板桩墙。木笼架围堰的抗滑动和抗倾覆稳定性，可按两侧无土的情况来验算，把木笼当作一个整体，当堰内排水后，木笼就受到外侧水压力的作用，其稳定性完全依赖于自重与其中填土重(均须扣除浮力)以及所产生的摩阻力。只要宽度不小于0.6h，围堰的稳定性就可以得到保证。 (三)钢板桩围堰钢板桩本身强度大，防水性能好，打入土层时穿透能力强，不但能穿过砾石、卵石层，也能切入软岩层内，因此，钢板桩的适用范围相当广。10—30m深的围堰，用钢板桩是适当的。钢板桩是碾压成型的，断面形式多种多样。我国常用的是德国拉森(Larssen)式槽型钢板桩。钢板桩的成品长度有几种规格(可查阅施工规范或手册)，最大为20m，还可根据需要接长。板桩之间用锁口形式连接，图4—11为常见的三种锁口形状。 插打钢板桩时必须备有可靠的导向设备，以保证钢板桩的垂直沉入。一般先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度，然后依次打入至设计深度。插打的顺序按施工组织设计进行，一般自上游分两头插向下游合拢。插打前在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，组拼桩时，用油灰和棉花捻缝，以防漏水。在插打过程中，应随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜应立即纠正或拔起重插。 当水深较大时，常用围囹(以钢或钢木构成的框架)作为钢板桩的定位和支撑(图4—12a)。即先在岸上或驳船上拼装围囹，运至墩位定位后，在围囹内插打定位桩，把围囹固定在定位桩上，然后在围囹四周的导框内插打钢板桩。在深水处修筑围堰，为了保证围堰不渗水或尽可能少渗水，可采用双层钢板桩围堰(图4—12b)，或采用钢管式的钢板桩围堰(图4—12c)。钢板桩可用锤击、振动或辅以射水等方法下沉，但在粘土地基中不宜使用射水。锤击时宜使用桩帽，以分布冲击力和保护桩头。 围囹 围堰将合拢时，宜经常观测四周的冲淤状况，必要时应采取措施，预防上游冲空、涌水或下游淤积，影响施工进程。桥梁墩台施工完毕后，可用千斤顶、浮式起重机、振动法及双动汽锤倒打等方法，将钢板桩拔出。拔除前应向围堰内灌水，使堰内水位高于堰外水位1.0～1.5m。拔桩时从下游附近易于拔除的一根或一组钢板桩开始，并先锤击几次或射水稍予松动后再上拔。 (四)套箱围堰套箱围堰适用于埋置不深的水中基础，也可用修建桩基承台。套箱用木板、钢板或钢丝网水泥制成的无底围堰，内部设木、钢料支撑，图4—13为钢木套箱围堰示意。根据工地起吊、运输能力和现场情况，套箱可制成整体式或装配式。套箱的接缝必须采取防止渗漏的措施。 套箱施工分为准备、制作、就位、下沉、清基和浇注水下砼等工序。准备是用2～4艘20t船只联结组成工作平台；制作系在岸上加工拼装组件，运往工作平台组装成无底套箱；就位系将工作台浮运或吊运至基础位置，按测量控制就位；下沉是将套箱吊起，拆去工作台上脚手板，慢慢下沉。需注意使套箱位置平稳，不得倾斜，并用绞车等设备随时校正套箱位置。下沉套箱前，应清除河床表面障碍物，随着套箱下沉逐步清除河床土层直至设计标高。清基时，当基底为岩层时，应整平基岩。待套箱下沉完毕后，可采用吹沙吸泥或静水挖抓沙泥方法进行水下清基。基底经过检验合格即可灌筑水下砼封底，然后抽干套箱内存水，浇筑墩台。 用套箱法修建承台底面为土质的桩基承台时，宜在基桩沉入完毕后，整平河底，下沉套箱，清除桩顶覆盖土至设计高度，然后灌筑水下砼封底、抽水、建筑承台。若承台底面在水中时，宜将套箱固定在基桩、支架或吊船上，再安装套箱底板，然后在套箱内灌筑水下砼封底、抽水、修筑承台。钢套箱较钢木套箱整体性能好，刚度大，适应深水中的较大基础。钢套箱骨架用角钢焊接或螺栓联结组成，用钢板焊接或铆接成板壁，最宜用大型浮吊安装就位。 如果基坑土质不好，采用抽水挖基将产生涌泥或涌砂现象，严重影响坑壁的稳定时，或者基坑土质渗水量过大，已超过现有排水能力，基坑水抽不干时，均可采用水中挖基方法。常用的水中挖基方法有：水力吸泥机、水力吸石筒、空气吸泥机等。如遇有坚密土层，可用射水方法配合松土，以加快挖基进度。如基坑水深，挖方量大，·亦可采用抓泥斗或挖掘机进行水中挖基作业。 四、基坑排水基坑坑底一般多位于地下水位以下，地下水会经常渗进坑内，因此必须设法把坑内的水排除，以便利施工。要排除坑内渗水，首先要估算涌水量，方能选用相当的排水设备。例如某桥墩基础采用木笼围堰，地质、水文情况如图4—14所示，围堰面积约1000m2，设置五台抽水机，总排水能力约为1000t／h，保证基坑内基本无水作业。 (一)渗水量的计算施工前为了估计基坑抽水设备能力，应先计算基坑的渗水量。计算可参照现有的经验公式进行，其中土的渗透系数是计算渗水量准确与否的关键。渗透系数可选用相关公式计算基坑的总渗水量。 (二)基坑排水桥梁基础施工中常用的基坑排水方法有：1)集水坑排水法除严重流沙外，一般情况下均可适用。集水坑(沟)的大小，主要根据渗水量的大小而定；排水沟底宽不小于0.3m、纵坡为1％～5%，如排水时间较长或土质较差时，沟壁可用木板或荆笆支撑防护。集水坑一般设在下游位置，坑深应大于进水笼头高度，并用荆笆、竹篾、编筐或木笼围护，以防止泥沙阻塞吸水笼头。 2)井点排水法当土质较差有严重流沙现象，地下水位较高，挖基较深，坑壁不易稳定，用普通排水方法难以解决时，可采用井点排水法。井点排水适用于渗透系数为0.5～150m／d的土壤中，尤其在2～50m／d的土壤中效果最好。降水深度一般可达4～6m，二级井点可达6～9m，超过9m应选用喷射井点或深井点法。可视土层的渗透系数、要求降低地下水位的深度及工程特点等，选择适宜的井点排水法和所需设备。井点法排水示意图见图4—16。 用井点法降低土层中地下水位时，应尽可能将滤水管埋设在透水性较好的土层中。并应在水位降低的范围内，设置水位观测孔；对整个井点系统应加强维修和检查，以保证不问断地进行抽水；还应考虑到水位降低区域构筑物受其影响而可能产生的沉降。要做好沉降观测，必要时应采取防护措施。井点排水法需要设备多，施工布置较复杂，费用大，应进行技术经济比较后采用。在桥涵基础中多用于城市内挖基。 井点排水 井点排水 3)其他排水法对于土质渗透性较大、挖掘较深的基坑，可采用板桩法或沉井法用帷幕法，即将基坑周围土层用硅化法、水泥灌浆法、沥青灌浆法及冻结法等处理成封闭的不透水的惟幕、自然冻结法在我国北方地区应用前景较好，一般采用分格分层开挖。浅滩处可用砂土筑岛代替水，因为土的冻结速度比水快。河中水深大于2m以上时，可考虑采用冰套箱法，将套箱直接排水沉到河底，以缩短凿冰时间。 五、基底检验与处理(一)基底检验基础是隐蔽工程，基坑施工是否符合设计要求，在基础浇筑前应按规定进行检验。检验的目的在于：确定地基的容许承载力大小、基坑位置与标高是否与设计文件相符，以确保基础的强度和稳定性，不致发生滑移等病害。基底检验的主要内容应包括：检查基底平面位置、尺寸大小，基底标高；检查基底土质均匀性，地基稳定性及承载力等；检查基底处理和排水情况；检查施工日志及有关试验资料等等。 基底检验按桥涵大小、地基土质情况及结构对地基有无特殊要求等，按以下方法进行：1.小桥涵的地基，一般采用直观或触探方法，必要时进行土质试验。特殊设计的小桥涵对地基沉降有严格要求，土质不良时，宜进行荷载试验。对经加固处理后的特殊地基，一般采用触探或作密实度检验等。2.大、中桥和填土12m以上涵洞的地基，一般由检验人员用直观、触探、挖试坑或钻探(钻深至小4m)试验等方法，确定土质容许承载力是否符合设计要求。对地质特别复杂，或在设计文件中有特殊要求，或虽经加固处理又经触探、密实度检验后尚有疑问时，需进行荷载试验。 (二)基底处理天然地基上的基础是直接靠基底土壤来承担荷载的，故基底土壤状态的好坏，对基础及墩台、上部结构的影响极大，不能仅检查土壤名称与容许承载力大小，还应为土壤更有效地承担荷载创造条件，即要进行基底处理工作。基底处理方法视基底土质而异，表4—14汇总了一般的处理方法，可供参考。软土及软弱地基为沉积的软弱饱和粘土层，承压力小、沉降量大，进行处理时，可根据软土层的厚度及其物理力学性质、承载力大小、施工期限、施工机具和材料供应等因素，因地制宜、就地取材，采取换填土、砂砾垫层、袋装砂井、排水塑料板桩、生石灰桩、真空预压及粉体喷射搅拌法等处理方法。 六、基础圬工浇(砌)筑明挖基坑中的基础施工，应尽可能的使基底处于干的情况下浇砌基础。通常的基础施工可分为无水砌筑、排水浇砌及水下灌筑三种情况。（一）排水砌筑的施工要点是：确保在无水状态下砌筑圬工；禁止带水作业及用砼将水赶出模板外的灌注方法；基础边缘部分应严密隔水；水下部分圬工必须待水泥砂浆或砼终凝后才允许浸水。 （二）水下灌筑砼一般只有在排水困难时采用。基础圬工的水下灌筑分为：水下封底和水下直接灌筑基础两种。1)水下封底砼的厚度。封底之后，要从基坑内排干水。这时基底面上受到向上作用的水压力P。(图4—17)。封底砼在水作用下，有如周边支承的板，其最小厚度J应能保证砼板有足够的强度。浮筒的自重应能保证不被浮起。水下封底砼的质量不易控制，故封底厚度不能完全按公式计算决定，还应参照实际经验。为满足防渗漏的要求，封底砼的最小厚度一般为2m左右。 2)水下砼的灌注方法桥梁基础施工中广泛采用的是垂直移动导管法，图4—18砼经导管输送至坑底，并迅速将导管下端埋没，随后砼不断地输送到被埋没的导管下端，从而迫使先前输送到的但尚未凝结的砼向上和向四周推移。随着基底砼的上升，导管亦缓慢地向上提升，达到要求的封底厚度时，停止灌入砼并拔出导管。 当封底面积较大时，宜用多根导管同时或逐根灌注，按先低处后高处、先周围后中部次序并保持大致相同的标高进行，以保证使砼充满基底全部范围。导管的根数及在平面上的布置，可根据封底面积、障碍物情况、导管作用半径等因素确定。导管的有效作用半径则因砼的坍落度大小和导管下口超压力大小而异。对于大体积的封底砼，可分层分段逐次灌注。对于强度要求不高的围堰封底水下砼，也可以一次由一端逐渐灌注到另一端。在正常情况下，所灌注的水下砼仅其表面与水接触，其他部分的灌注状态与空气中灌注无异，从而保证了水下砼的质量。至于与水接触的表层砼，可在排干水而外露时予以凿除。 采用导管法灌注水下砼要注意以下几个问题：(1)导管应试拼装，球塞应试验通过，施工时严格按试拼的位置安装。导管试拼后，检查导管有无漏水现象。导管各节的长度不宜过大，联结应可靠而又便于装拆，以保证拆卸时中断灌注时间最短。(2)为使砼有良好的流动性，粗骨料粒径以20～40mm为宜。坍落度应不小于18cm，一般倾向于用大一些。水泥用量比空气中同等级的砼增加20％。(3)必须保证灌注工作的连续性，在任何情况下不得中断灌注。在灌注过程中，应经常测量砼表面的标高，正确掌握导管的提升量。导管下端务必埋入砼内，埋入深度一般不应小于0.5m。(4)水下砼的流动半径，要综合考虑到对砼质量的要求、水头的大小、灌筑面积的大小、基底有无障碍物以及砼拌和机的生产能力等因素来决定。 浇筑基础时，应做好与台身、墩身的接缝联结，一般要求：(1)砼基础与砼墩台身的接缝，周边应预埋直径不小于16mm的钢筋或其他铁件，埋入与露出的长度不应小于钢筋直径的30倍，间距不大于钢筋直径的20倍。(2)砼或浆砌片石基础与浆砌片石墩台身的接缝，应预埋片石作榫，片石厚度不应小于15cm，片石的强度要求不低于基础或墩台身砼或砌体的强度。施工后的基础平面尺寸，其前后、左右边缘与设计尺寸的容许误差不大于土50mm。 七、地基加固及实例(一)地基加固土质强度、压缩性和透水性等性质有很大的差异。其中，有不少是软弱土或不良土，诸如淤泥和淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土以及土洞、溶洞等。当桥涵位置处于这类土层上时，除可采用桩基、沉井等深基础外，也可采用地基加固措施，以提高其承载能力，然后在其上修筑扩大基础。对于一般软弱地基土层加固处理方法可归纳为四种类型， 1、换填土法：将基础下软弱土层全部或部分挖除，换填力学物理性质较好的土；2、挤密土法：用重锤夯实或砂桩、石灰桩、砂井、塑料排水板等方法，使软弱土层挤压密实或排水固结；3、胶结土法：用化学浆液灌入或粉体喷射搅拌等方法，使土壤颗粒胶结硬化，改善土的性质；4、土工聚合物法：用土工膜、土工织物、土工格栅与土工合成物等加筋土体，以限制土体的侧向变形，增加土的周压力，有效提高地基承载力。实际工程中必须根据上部结构对地基的要求，针对不同地基土的特性，有的放矢、因地制宜地选择加固方法。只有了解软弱土层的特性，掌握不同处理方法的加固机理，才能使地基加固得恰到好处，以最经济的手段达到预期的加固效果。 (二)地基加固实例我国南部沿海XX大桥，桥址处地质构造：河床表层为河口相淤泥和滨海相淤泥质粉砂为主的松散堆积，呈流塑、软塑状，层厚16～25m，其下为冲积中粗砂砾层和残积砾质亚粘土层，埋深20～30m，基岩为中粗粒花岗岩，致密坚硬。由于桥台台后填土高，软土覆盖层深厚，且含水量高、压缩性大，地基需经加固处理才能满足设计要求。该桥采用常用的加固方法，塑料排水板、粉喷桩复合地基和超载预压法等进行方案比较，结果表明：水泥粉喷桩复合地基加固软土效果显著，施工工期最短，但费用最高；超载预压法则工期太长，剩余沉降量过大；塑料排水板加固软基效果好，工期较短，施工简单，有较成熟的施工经验等。最后采用塑料排水板加固台后软基，效果良好。 第三节桩与管柱基础施工当地基浅层土质较差，持力土层埋藏较深，需要采用深基础才能满足结构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可用桩基础。基桩按材料分类有木桩、钢筋砼桩、预应力砼桩与钢桩。桥梁基础中应用较多的是中间两种。按制作方法分为预制桩和钻(挖)孔灌注桩；按施工方法分为锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩、静力压桩、就地灌注桩与钻孔埋置桩等，前四种又统称为沉入桩。应该依据地质条件、设计荷载、施工设备、工期限制及对附近建筑物产生的影响等选择桩基的施工方法。 一、沉入桩基础沉入桩所用的基桩主要为:预制的钢筋砼桩和预应力砼桩。断面形式常用的有实心方桩和空心管桩两种，方桩尺寸为30cm×30cm、30cm×35cm、35cm×35cm、35cm×40cm、40cm×40cm，桩长为10～24m。管桩一般由工厂以离心成型法制成，目前成品规格；管桩外径40cm、55cm两种，分为上、中、下三节，管壁厚度为8～10cm。近年来发展的PHC高强预应力砼离心管桩已在工程上广泛应用，PHC离心管桩系工厂化生产，制桩标准化程度高，具有砼强度高(C80)、施工可贯入性好、穿透力强、耐久性好及吨位承载造价低等特点，且桩型、桩长可根据用户要求及施工情况灵活选配和拼接。同时PHC管桩的桩尖可按场地土质类型选用开口式或闭口式，其中开口式可减少打桩过程中外排土量，从而减轻对周围建筑物和地下管道、管线等挤压效应。图4—19为制桩工艺流程图。 预应力圆桩预应力方桩 制作钢筋砼桩和预应力砼桩所用技术应按《公路桥涵施工技术规范》办理。此外，还应注意以下事项：1)钢筋砼桩内的纵向主钢筋如需接头时，应采用对焊接头；2)螺旋筋或箍筋必须箍紧主筋，与主筋交接处应用点焊焊接或用铁丝扎结牢固；3)预应力砼的纵向主筋采用冷拉钢筋且需焊接时，应在冷拉前采用闪光接触对焊焊接；4)桩长用法兰盘连接时，法兰盘应对准位置焊接在钢筋或预应力钢筋上；对先张法预应力砼桩，法兰盘应先焊接在力筋上，然后进行张拉；5)砼应由桩顶向桩尖方向连续灌注，不得中断； 钢筋砼桩的预制要点为：制桩场地的整平与夯实；制模与立模；钢筋骨架的制作与吊放；砼浇筑与养护。间接浇筑法要求第一批桩砼达到设计强度的30％后，方可拆除侧模；待第二批桩的砼达到设计强度的70％后才可起吊出坑。预制桩在起吊与堆放时，较多采用两个支点。较长的桩也可用3～4个支点。支点位置一般应按各支点处最大负弯矩与支点间桩身最大正弯矩相等的条件来确定，图4—21所示。起吊就位多采用1个或2个吊点，如图内a)、e)。堆放场地应靠近沉桩现场，场地平整坚实，并备有防水措施，以免场地出现湿陷或不均匀沉陷。当预制桩长度不足时要接桩。常用的接桩方法有：法兰盘连接、钢板连接及硫磺胶泥(砂浆)连接等等。 沉桩的一般工序如图4—22。沉桩顺序应根据现场地形条件、土质情况、桩距大小、斜桩方向、桩架移动的方便等来决定。同时应考虑使桩入土深度相差不多，土壤均匀挤密。沉桩前应处理空中和地面上下的障碍物，平整场地或搭设支架、平台，做好准备工作。沉入桩的施工方法主要有：锤击沉桩、振动沉桩、射水沉桩以及静力压桩等。 (一)锤击沉桩锤击沉桩一般适用于中密砂类土、粘性土。由于锤击沉桩依靠桩锤的冲击能量将桩打入土中，因此一般桩径不能太大(不大于0.6m)，入土深度在40m左右，否则对沉桩设备要求较高。1.沉桩设备。锤击沉桩的主要设备有桩锤、桩架及动力装置三部分表4—25为常用沉桩机具的适用性能。图4—24为各种桩锤示意图。冲击锤的选择，原则上是重锤低击。具体选择时可考虑下述因素：(1)按锤重与桩重的比值。(2)按桩锤的冲击能：根据单桩的设计荷载估算桩锤需要冲击能 柴油机桩锤是一种特殊的二冲程柴油发动机，其本身既是发动机又是工作机，不需要外部能源和蒸汽锅炉、空压机或电动机等，较单动、双动汽锤优越，且沉桩效率较高，工程上应用较为普遍。柴油机桩锤型式多样，总的分为杆式和筒式两种。桩架在沉桩施工中，承担吊锤、吊桩、插桩、吊插射水管及桩在下沉过程中的导向作用等(图4—25)。其他设备中主要有桩帽与送桩。桩帽主要是承受冲击，保护桩顶，在沉桩时能保证锤击力作用于桩轴线而不偏心，故要求构造坚固。送桩用于当桩顶被锤击低于龙门挺而仍需继续沉入时，即需把桩顶送到地面下必要深度处用。图4—26为桩帽与钢送桩示意。 柴油桩锤电机振动桩锤 2、施工要点沉桩前，应对桩架、桩锤、动力机械等主要设备部件进行检查；开锤前应再次检查桩锤、桩帽或送桩与桩的中轴线是否一致；锤击沉桩开始时，应严格控制各种桩锤的动能： 3.锤击沉桩的停锤控制标准(1)设计桩尖标高处为硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土或风化岩等土层时，根据贯入度变化并对照地质资料，确认桩尖已沉入该土层，贯入度达到控制贯入度。(2)当贯入度已达到控制贯入度，而桩尖标高未到达设计标高时，应继续锤入0.10m左右(或锤击30～50次)，如无异常变化即可停锤；若桩尖标高比设计标高高得多时，应报有关部门研究确定。(3)设计桩尖标高处为一般粘性土或其他松软土层时，应以标高控制，贯入度作为校核。当桩尖已达设计标高，而贯入度仍较大时，应继续锤击，使其接近控制贯入度。(4)同一桩基中，各桩的最终贯入度应大致接近，而沉入深度不宜相差过大，避免基础产生不均匀沉降。从沉桩开始，应严格控制桩位及竖桩的竖直度或斜桩的倾斜度。在沉桩过程中，不得采用顶、拉桩头或桩身办法来纠偏，以防桩身开裂并增加桩身附加弯矩。 (二)射水沉桩射水施工方法的选择应视土质情况而异：砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主，锤击或振动为辅；亚粘土或粘土中，为避免降低承载力，一般以锤击或振动为主，以射水为辅，并应适当控制射水时间和水量；下沉空心桩，一般用单管内射水。当下沉较深或土层较密实，可用锤击或振动，配合射水，下沉实心桩，将射水管对称地装在桩的两侧，并能沿着桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。 必须注意:不论采取任何射水施工方法，在沉入最后阶段至设计标高1～1.5m时，应停止射水，单用锤击或振动沉入至设计深度。对湿陷性黄土地层，除设计有特殊规定外，不宜采用射水沉桩。预制的钢筋砼桩或预应力砼桩以射水配合沉桩时，宜用较低落距锤击，避免因射水后，桩尖支承力不足，桩身产生超过允许的拉应力。射水沉桩的设备包括：水泵、水源、输水管路(应减小弯曲，力求顺直)和射水管等。 射水管内射水的长度应为桩长(L1)、射水嘴伸出桩尖外的长度(L2)和射水管高出桩顶以上高度(L3)之和，即L＝L1+L2+L3。射水管的布置见图4—27。具体需根据实际施工需要的水压与流量而定。水压与流量关系到地质条件、选用的桩锤或振动机具、沉桩深度和射水管直径、数目等因素。较完善的方法是在沉桩施工前经过试桩后予以选定。 射水沉桩的施工要点是：吊插基桩时要注意及时引送输水胶管，防止拉断与脱落；基桩插正立稳后，压上桩帽桩锤，开始用较小水压，使桩靠自重下沉。初期应控制桩身不使下沉过快，以免阻塞射水管嘴，并注意随时控制和校正桩的方向；下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击，沉至一定深度(8～10m)已能保持桩身稳定后，可逐步加大水压和锤的冲击动能；沉桩至距设计标高一定距离(2.0m以上)停止射水，拔出射水管，进行锤击或振动使桩下沉至设计要求标高。若采用中心射水法沉桩，要在桩垫和桩帽上留有排水通道，防止射水从桩尖孔返入桩内，产生水压，造成桩身胀裂。管桩下沉到位后，如设计要求以砼填芯时，应用吸泥等法清除沉渣以后，用水下砼填芯。 (三)振动沉桩振动沉桩适用于砂质土、硬塑及软塑的粘性土和中密及较松散的碎、卵石类土。对于软塑类粘土及饱和砂质土，当基桩入土深度小于15m时，可只用振动沉桩机。除此情况外，宜采用射水配合沉桩。在选择沉桩机(锤)时，应验算振动上拔力对桩身结构的影响。同时应注意确保振动沉桩机、机座、桩帽连接可靠，沉桩和桩中心轴线尽量保持在同一直线上。每一根桩的沉桩作业应一次完成，不可中途停顿，以免土层的摩阻力恢复，增加下沉困难。振动沉桩停振控制标准，应以通过试桩验证的桩尖标高控制为主，以最终贯入度(mm／min)或可靠的振动承载力公式计算的承载力作为校核。 振动沉桩 (四)静力压桩静力压桩系采用静压力将桩压入土中，即以压桩机的自重克服沉桩过程中的阻力，适用于高压缩性粘土或砂性较轻的亚粘土层。沉桩速度视土质状况而异。同一地区、相同截面尺寸与沉入深度的桩，其极限承载能力与锤击沉桩大体相同。静力压桩的准备工作包括：根据地质钻探、静力触探或试桩资料估算压桩阻力；选用压桩设备，但应注意使设计承载力大于压桩阻力的40％；压桩施工用辅助设备及测量仪器的检查校定等。压桩作业开始后，应尽可能连续施工，减少停顿次数和时间，以免产生过大的启动阻力。桩尖接近设计标高时，应严格控制压桩进程。当遇到插桩初压时，桩尖即有较大走位和倾斜，或沉桩过程中桩身倾斜或下沉速度加快，以及压桩阻力突然剧增或压桩设备倾斜等情况时，应暂停施压，分析原因，及时处理。 (五)水中沉桩在河流水浅时，一般可搭设施工便桥、便道、土岛和各种类型脚手架组成的工作平台，其上安置桩架并进行水中沉桩作业。在较宽阔的河中，可将桩安设在组合的浮体上或固定平台，亦可使用专用打桩船。此外还可采用：1)先筑围堰后沉基桩法：一般在水不深，桩基临近河岸时采用此法。2)先沉基桩后筑围堰法：一般适用于较深的水中桩基。此法包括拼装导向围笼并浮运至墩位，抛锚定位，围笼下沉接高；在围笼内插打定位桩，下沉其余基桩，然后插打钢板桩，组成防水围堰；以及其后的吸泥、水下砼封底等工序组成。3)用吊箱围堰修筑水中桩基法：一般适用修筑深水中的高桩承台。悬吊在水中的套箱，在沉桩时用作导向定位，沉桩完后封底抽水，浇筑水中砼承台。图4—28为采用吊箱围堰施工顺序示意。 二、就地灌注砼桩基础就地灌注桩系指采用不同的钻(挖)孔方法，在土中形成一定直径的井孔，达到设计标高后，将钢筋骨架(笼)吊入井孔中，灌注砼形成为桩基础。这种成桩工艺在欧洲约于40年代初期已开始使用。我国公路桥梁上使用钻孔灌注桩基础始于50年代末期，从河南省用人力转动锥头钻孔开始，逐渐在全国发展到冲抓锥、冲击锥、正反循环回转钻、潜水电钻及液压动力钻井机等多种钻孔工艺。钻孔直径由初期的0.25m，到70年代的2.0m左右，目前最大桩径已达4～6m，如安徽铜陵长江大桥、江西南昌新八一大桥相继采用了桩径为4.0m的钻孔桩基础。桩长也从十余米发展到百米以上。近期施工的武汉白沙洲长江大桥，其主墩基础为40根桩径为1.55m的钻孔灌注桩，实际成孔深度达102m。随着钻井技术的成熟，钻机性能的不断完善，钻孔灌注桩的应用将进入一个新阶段。 (一)钻孔灌注桩的特点钻孔灌注桩的桩长可以根据持力土层的起伏面变化，并按使用期间可能出现的最不利内力组合配置钢筋，钢筋用量较少，便利施工，故应用较为普遍。表4—27为钻孔灌注桩与沉入桩的比较，两者各有特点，可根据设计要求、机具设备、地质条件、场地情况和施工工期等因素，综合分析，合理选用。 (二)钻孔方法和机具设备钻孔灌注桩的关键是钻孔。钻孔的方法可归纳为三种类型；即冲击法、冲抓法与旋转法。冲击法系用冲击钻机或卷扬机带动冲锥，借助锥头自重下落产生的冲击力反复冲击破碎土石或把土石挤入孔壁中，用泥浆浮起钻渣，或用抽渣筒或空气吸泥机排出钻渣而形成钻孔。冲抓法系用冲抓锥靠自重产生冲击力切入土层或破碎土层，叶瓣抓土、弃土以形成钻孔。旋转法系用人力或钻机，通过钻杆带动锥或钻头旋转切削土壤，用泥浆浮起排出钻渣形成钻孔。每种方法又因动力与设备功能的不同，而分为多种。图4—29为钻孔方法的施工布置；图4—30为常用的钻孔用钻头示意。根据上述各种钻孔方法的适用范围和特点，结合机具设备供应情况、设计和工期要求以及土层状况，可以正确的选择钻孔方法。 (三)钻孔灌注桩的施工工艺流程钻孔灌注桩施工因成孔方法的不同和现场情况各异，施工工艺流程不会完全相同。在施工前，要安排好施工计划，编制具体的工艺流程图，作为安排各工序施工操作和进度的依据。参照各地的实践经验，钻孔灌注桩的工艺流程一般如图4—31所示。图4—32为旋转式钻孔灌注桩施工示意。当同时有几个桩位施工时，要注意相互的配合，避免干扰与冲突，并尽可能地做到均衡地使用机具与劳动力，既要抓紧新钻孔的施工，也要做好已成桩的养护和质量检验工作。钻孔灌注桩施工，必须由有经验的施工人员主持，并掌握场地的地质与水文地质情况，保证钻孔设备完好，施工记录完善。钻孔灌注桩施工的主要工序是：埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下砼等。 1.埋设护筒钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌，甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能稳定孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时还有隔离地表水、保护孔。制作护筒的材料有木、钢、钢筋砼三种。护简要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm)，每节长度约2～3m。一般常用钢护筒，在陆上与深水中均能使用，钻孔完成，可取出重复使用。 护筒底部及其周围一定范围内应夯填粘土；借助粘土压力及隔水作用，保持护筒稳定，保护孔口地面。埋设护筒如图4—33所示。在深水中埋设护筒时先打入导向架，再用锤击或振动加压沉入护筒。护筒入土深度视土质与流速而定。护筒平面位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1％。 2.泥浆制备钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况采用不同的性能指标，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小，护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。通常采用塑性指数大于25，粒径小于0.005mm的粘土颗粒含量大于50％的粘土，通过泥浆搅拌机或人工调和，贮存在泥浆池内，再用泥浆泵输入钻孔内。 泥浆泵应有足够的流量，以免影响钻进速度。大直径深孔采用正循环回转法施工时，泥浆泵应经过流量和泵压计算来选择。泥浆泵的泵压应能克服泥浆在钻杆中流动的摩阻力、输浆胶管中的摩阻力、钻杆接头处的阻力、泥浆在钻孔内上升时与孔壁接触的摩阻力以及钻头出浆口处的阻力等，将这些阻力损失的总和增大20％作为所需的泥浆泵泵压值。对孔深百米以内的钻孔，一般可采用2MPa及以上的泵压。 1)沉管灌注桩用锤击或振动方法将钢管沉入土内，然后在管内灌注砼(或钢筋砼)，随灌随拔管形成灌注桩(图4—34)。钢管下端应设活瓣桩尖或预制砼桩尖，并保持桩尖在桩管中线上。预制砼桩尖砼标号不得低于30号。在拔管过程中，拔管速度应均匀，桩管内应至少保持高约2m的压头砼。易坍塌土层，压头砼还应提高。3、成孔方法 在淤泥及含水量饱和的软土层中振动拔管时，应采用反插法施工，即指桩管灌入砼后，先振动再开始拔管，每次拔管高度0.5～1.Om，往下反插深度0.3～0.5m，同时应分段添加砼，保持管内砼面始终不低于地表面，或高于地下水位1.0～1.5m以上。拔管速度不得大于0.5m／min。穿过淤泥夹层时，应适当放慢拔管速度，并减小拔管高度和反插深度。 锤击沉管灌注桩的砼充盈系数小于1.0的桩，应采用全部复打处理；对于断桩及缩颈部位明确的桩，可采用局部复打处理，其复打深度必须在断桩层或缩颈区1.0m以下。复打施工必须在第一次灌注的砼初凝前进行，前后两次沉管的轴线应重合。群桩基础施工时，施工邻桩的间隔时间不得超过本桩砼的实际初凝时间，使本桩的砼尚有随邻桩振动的可塑性，砼桩身不致开裂。沉管灌注桩的一个显著优点是完全排除了坍孔的危险，并且可以将桩的底部清理得十分干净，是就地灌注桩各种施工方法中比较可靠的一种方法，适用于粘性土、砂类土和小粒中密的碎石类土地层。 2)钻孔(冲孔)灌注桩一般采用螺旋钻头或冲击锥等成孔，或用旋转机具辅以高压水冲成孔国内常用的方法是：①正循环回转法：系利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆流入泥浆池循环使用，如图4—29a)所示。其特点是钻进与排渣同时连续进行，在适用的土层中钻进速度较快，但需设置泥浆槽、沉淀池等，施工占地较多，且机具设备较复杂。 ②反循环回转法(图4—29b)：与正循环法不同的是泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进，通过钻杆中心排出至沉淀池内。其钻进与排渣效率较高，但接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路。泥浆是从上向下流动，孔壁坍塌的可能性较正循环法的大，为此需用较高质量的泥浆。③潜水电钻法(图4—29c)旋转电动机及变速装置均经密封后安装在钻头与钻杆之间，潜入水下作业。其特点是钻具简单轻便、易于搬运、噪声小，钻孔效率较高，但钻孔在水中工作，较易发生故障。 ④冲抓锥法(图4—29d)冲抓锥不需钻杆，钻进与提锥卸土均较推钻快。由于锥瓣下落时对土层有一股冲击力，故适用的土质较广，但不能钻斜孔；钻孔深度超过20m后，其钻孔进度大为降低；当孔内遇漂石或探头石时冲抓较难，需改用冲击锥。⑤冲击锥法(图4—29e)实心锥适用于漂、卵石和软岩层；空心锥(管锥)适用于其它土层。在冲击锥下冲时有些钻渣被挤入孔壁，起到加强孔壁并增加土层与桩间的侧摩阻力作用。不能钻斜孔；钻普通土层进度比其它方法都慢；钻大直径孔时，需采取先钻小孔逐步扩孔的办法。在钻孔中必须采取有效措施，以尽量减少事故发生。尤其特别要注意保证钻进的垂直度。 3)挖孔灌注桩用人工和适当的小型爆破，配合简单机具挖掘成孔，灌注砼(或钢筋砼)成桩，适用于无地下水或少量地下水的土层和岩层。桩分圆形和方形两种，用人力挖掘的方桩边长或圆桩孔径不宜小于1.4m，孔深一般不宜超过20m；用机械挖掘并用钢护筒护壁的孔，其孔径不宜小于0.8m。挖孔时必须采取孔壁支撑，支撑型式视土质、渗水情况、工期与工地条件而定，一般可用就地灌筑砼或用便于拆装的钢、木支撑。支护应高出地面，支护结构应经过验算。挖孔过程中，必须有可靠的安全措施，经常检查孔洞内的二氧化碳含量，浓度如超过3％，应设通风设施，以保人身安全。挖孔达到设计深度后，应进行孔底处理，孔底不应有松渣、淤泥、沉淀等扰动过的软层。如遇孔底地质条件与设计不符，应同相关单位研究处理措施。挖孔灌注桩的优点是需要机具设备少，成孔后可直观检查孔内土质状况，基桩质量有可靠保证。 挖孔过程中，必须有可靠的安全措施，并应经常检查孔洞内的二氧化碳含量，二氧化碳浓度如超过3％，应增设通风设施，以保人身安全。挖孔达到设计深度后，应进行孔底处理，孔底不应有松渣、淤泥、沉淀等扰动过的软层。如遇孔底地质条件与设计要求不符，应会同相关单位研究处理措施。挖孔灌注桩的优点是需要机具设备少，成孔后可直观检查孔内土质状况，基桩质量有可靠保证。对于挖掘过深(超过15～20m)、或渗水量稍大等情况，应慎重地选择施工工艺，增加防范措施和通风，加强施工监测，以确保施工质量和人身安全。 4）孔径检查与清孔钻孔的直径、深度和孔形直接关系到成桩质量，是钻孔桩成败的关键。在钻孔达到设计要求深度后，应采用适当器具对孔深、孔径、孔形等认真检查，符合设计要求后，填写“终孔检查证”。清孔的目的：抽、换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土层而降低桩的承载能力；其次，清孔还为灌注水下砼创造良好条件，使测深正确，灌注顺利。清孔应紧接在终孔检查后进行，避免隔时过长引起泥浆沉淀过厚，导致孔壁坍塌。 清孔的目的：抽、换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土层而降低桩的承载能力；其次，清孔还为灌注水下砼创造良好条件，使测深正确，灌注顺利。清孔应紧接在终孔检查后进行，避免隔时过长引起泥浆沉淀过厚，导致孔壁坍塌。清孔的方法有抽浆法、换浆法、掏渣法、喷射清孔法以及用砂浆置换钻渣清孔法等，应根据设计要求、钻孔方法、机具设备和土质条件决定。其中抽浆法清孔较为彻底，适用于各种钻孔方法的灌注桩。对孔壁易坍塌的钻孔，清孔时操作要细心，防止坍孔，图4—35为抽浆时使用吸泥机清孔示意。换浆法适用于正、反循环旋转钻机，优点是不易坍孔，不需增加机具，只需将钻机稍提离孔底0.1～0.2m空转，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出，缺点是因要使排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近，故清孔时间较长，且清孔不彻底。 (四)钻孔埋置桩钻孔埋置桩是一种先钻孔然后再插入预制的钢筋砼桩、预应力砼桩或钢桩而成的桩，适用于穿过硬层或深置于硬层内的桩基础。钻孔、清孔与预制成桩的各项技术要求，应分别按钻孔桩与沉入桩的有关规定执行，只是钻孔直径宜稍大于预制桩直径，且预制空心桩的最下一节桩桩底应设底板，中心应设压浆管。1.圆形空心桩沉埋：当钻孔、清孔符合要求后，宜先在孔底抛埋碎石处理，然后沿孔壁插入兼作压浆用的导向钢管四根，伸至孔底，再将最下一节带底的圆形空心桩吊装就位，浮于孔内水中，再依次吊装、拼接其余各节圆形空心桩，边拼接边往桩内灌水，使之下沉到孔底。每次吊装、拼接、沉入一节圆形空心桩，应随时检查其平面位置和倾斜度，使之符合设计要求。 2.洗孔通过桩底板预留的压浆管压注清水，冲洗桩底碎石中和圆形空心桩外壁四周与孔壁空隙间的石渣、泥浆，至井口溢出清水为止。3.桩周压浆通过孔壁间隙中的四根压浆钢管，压注膨胀性水泥砂浆。砂浆中可掺入粉煤灰和缓凝性减水剂，压注砂浆高度应达墩台局部冲刷线以上不小于1.0m。压浆钢管在压浆完毕后可提出重复利用。4.桩底压浆桩周压浆养护3～5d后，抽干桩内积水，通过桩底板上预留的压浆孔向桩底压浆，使桩底抛填的碎石与砂浆粘结饱满密实，进而提高桩尖承载力。预制桩沉埋过程中，钻孔内水位应根据土层情况，始终保持钻孔灌注桩的所要求的高度，以防止出现坍孔。如遇坍孔，则应将预制桩吊离桩位，回填重钻后，再行沉埋。 (五)钻孔事故处理常见的钻孔事故有：坍孔、钻孔偏斜、扩孔与缩孔、钻孔漏浆、掉钻落物、糊钻以及形成梅花孔、卡钻、钻杆折断等。(六)质量检验与质量标准钻孔在终孔和清孔后，应使用仪器对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、竖直度(斜度)，泥浆相对密度、孔底沉淀厚度等进行检验。挖孔桩可采用直观检验丈量法。每根灌注桩应留取砼抗压强度试件不少于2组。同时应以钻取芯样法或超声波法、机械阻抗法、水电效应法等无破损检测法对桩的匀质性进行检测。检测应符合下列规定：其一、宜对各墩台有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩宜逐根检测；无条件用无破损法检测时，以及钻孔桩为柱桩时，应采用钻取芯样法对至少3％～5％根(同时不少于2根)桩进行检测；对柱桩并应钻到桩底0.5m以下；其二，对质量有怀疑的桩及因灌注故障处理过的桩，均应进行检测。 钻孔桩水下砼的质量应符合：1.强度应不低于设计强度。除检查灌注过程中预留试块的抗压强度外，还应凿子桩头，凿取桩头砼试块做抗压强度试验，一般可按基桩总数的5％～10％抽查；大桥的钻孔桩，应以地质钻机钻取桩身砼芯样做抗压试验。2.桩身砼无断层或夹层，钻孔桩桩底不高于设计标高，桩底沉淀厚度不大于设计规定。并用无破损方法检验桩身，认为桩的质量可疑，则应以地质钻机钻通全桩取芯样，检查该桩有无夹泥、断桩、砼质量松软，并做芯样的抗压强度试验。3.桩头凿除预留部分无残余松散层和薄弱砼层；需嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度符合规范要求。 三、管柱基础当水文地质条件较复杂，特别是深水岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚时，采用管柱基础比较合适。管柱基础的结构，可采用单根或多根形式，使之穿过覆盖层或溶洞、孤石，支承于较密实的土壤或新鲜岩面。管柱基础施工系在水面上进行，不受季节性影响，能尽量使用机械操作，从而改善劳动条件，提高工作效率，加快工程进度。管柱基础是我国于1953年修建武汉长江大桥时所首创的一种新型基础型式，随之在前苏联、日本与欧美等国先后应用。目前国内管柱基础深度已达70m(其中穿过45m覆盖层)，最大直径达5.8m。日本将其命名为多柱式基础，大鸣门大桥管柱直径达7.0m，横滨港湾大桥井柱直径达10.0m，使管柱基础的适用范围由内河深水基础，走向海洋深水基础。 管柱基础主要由三部分组成：承台、多柱式柱身和嵌岩柱基。按承台座板的高低分为低承台管柱基础和高承台管柱基础两类。需要设置防水围堰的管柱基础，其施工较为复杂，技术难度较高，图4—36为其施工过程示意图，图4—37为施工程序流程图。 钢筋砼管柱适用于入土深度不大于25m，下沉振动力不大的条件时，其制造工艺和设备较简单。预应力砼管柱下沉深度可超过25m，能承受较大的振动荷载，管壁抗裂性强，但制造工艺较复杂，需要张拉设备等。管柱系装配式构件，分节制造，管节长度由运输设备、起重能力及构件情况而定。直径1.55m，管节长度有3m、4m、5m、6m、9m、12m几种；直径3.Om、3.6m、5.Om、5.8m，管节长度有4m、5m、7.5m、1.0m几种；钢管柱管节长度有12～16m。 预制的管柱管节属薄壁构件，应提高砼的强度和密实度。预制管柱宜采用离心、强振或辊压、以及高压釜蒸养等工艺。管节下沉前，应遵循施工规范要求，严格检验管柱成品的质量，根据成品管节检验资料及设计所需每根管柱长度，组合配套，做好标志，使整根管柱的曲折度满足设计要求。管柱下沉采用不同的施工方法：振动沉桩机振动下沉；振动与管内除土下沉；振动配合吸泥机吸泥下沉；振动配合高压射水下沉；振动配合射水、射风、吸泥下沉等。按照土质、管柱下沉深度、结构特点、振动力大小及其对周围建筑设施的影响等具体情况，规定振动下沉速度的最低限值，每次连续振动时间不宜超过5min。管柱下沉到设计标高后，钻岩与清孔等工序按钻孔桩有关规定进行。 管柱内安装钢筋骨架、填充水下砼及质量检查应符合下列规定：1.钢筋骨架应按设计要求的埋置深度安装。2.用垂直导管法填充水下砼应符合的要求是：1)为防止孔壁坍塌或流沙淤入孔内，每孔钻岩完成后，应迅速进行清孔和填充水下砼；2)要避免填充水下砼时，砂浆流入相邻钻孔内；3)填充砼的强度，应较钻孔与管柱内填充砼的设计强度提高20％；4)为使钻孔砼和孔底岩体粘结良好，开始填充砼前可用高压射水、射风或其他办法冲起残留渣物，在渣物尚未沉淀时，立即浇注砼；5)导管埋入砼的深度不宜小于1.0m，但也不宜过大，应尽量促使导管周围砼流动，防止砼开始硬化时与导管粘结成块。 第四节沉井基础施工当表层地基土的承载力不足，地下深处有较好的持力层，山区河流中冲刷大，或河中有较大卵石不便于桩基施工；岩层表面较平坦，覆盖层不厚，但河水较深等条件下，即当水文地质条件不宜修筑天然地基和桩基时，根据经济比较分析，可考虑采用沉井基础。沉井基础的特点是埋置深度可以很大、整体性强、稳定性好、刚度大、能承受较大的荷载作用。沉井本身既是基础，又是施工时的挡土、防水围堰结构物，施工设备简单，工艺不复杂，可以几个沉井同时施工，场地紧凑，所需净空高度较低，故在桥梁工程中得到较广泛的应用。 但沉井施工工期较长；对粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；下沉时如遇有大孤石、沉船、落梁、大树根或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来很大困难。因此要求在施工前，应事先详细钻探，探明地层情况及获取有关资料，以利于制定沉井下沉方案。南京长江大桥1号墩基础就是用筑岛沉井修成的，其平面尺寸为20.2m×24.9m，沉井下沉入土深度为54.i7m，是世界上有名的深置沉井之一。世界上最深的沉井已达70m以上，最大平面尺寸为64m×75m。正在建设中的江阴长江大桥北锚碇的沉井基础平面尺寸为51m×69m，下沉深度达58m，以如此深度的沉井体积而言，居当今世界之前列。 在岸滩或浅水中修筑沉井基础时，可在墩位筑岛制造，井内取土靠自重下沉，并采取辅助下沉措施，如采用射水吸泥、泥浆润滑套、空气幕等方法，减小下沉时的井壁阻力，减小井壁厚度；在水深流急，设置围堰困难的情况下，可采用自浮式沉井，我国南京长江大桥、枝城长江大桥等均采用了带钢气筒的自浮式沉井。沉井一般用钢筋砼制造，也有用钢制的。图4—38为沉井施工一般工艺流程图。 一、筑岛沉井施工根据土质、水流和风浪情况，筑岛分为无围堰的土岛和有围堰的筑岛(图4—39)。土岛适于浅水、流速不大的场所，其外侧边坡不应陡于1：2。底节沉井预制包括：场地整平夯实、铺设垫木、立沉井模板及支撑、钢筋扎焊、浇砼等 刃脚下应满铺垫木。一般常使用长短两种垫木相间布置，在刃脚的直线段应垂直铺设，圆弧部分应径向铺设。垫木布置示意见图4—40。沉井接高时应注意：各节沉井的竖向中轴线应与第一节的重合，外壁应竖直平滑；要保证各节砼间紧密接合；立接高沉井模板时，不宜直接支撑于地面上，以免沉井因自重增加产生不均匀下沉，致使新浇筑的砼发生裂缝。 沉井下沉前的抽垫木是沉井施工中的重要工序之一。拆除垫木必须在沉井砼已达到设计强度后方可抽垫。抽垫的原则是：以固定垫木为中心，由远到近，先短边后长边，最后撤四根固定垫木。四根固定垫木的位置是根据沉井支承点和跨中拉应力相等原则确定的。抽垫的顺序是：⑴先拆内模⑵拆外模⑶拆隔墙下支撑和底模⑷撒隔墙下的垫木⑸撤井壁下的垫木。如图4—41所示，分区、依次、对称、同步地进行。 垫木抽出后应立即用砂或碎石分层回填夯实，不得在垫木下垫塞木块、石块。拆除土模时，不得先挖沉井外围的土，应清除刃脚斜面及隔墙底面粘附的残留物。必须制定出详细的操作工艺流程和严密的组织措施。沉井下沉主要是通过从井孔除土，消除刃脚正面阻力及沉井内壁摩阻力后，依靠沉井自重下沉。井内挖土方法视土质情况而定，一般分为排水挖土下沉和不排水挖土下沉两种。 在稳定性较好且渗水量不大的土层中(每m2沉井面积渗水量小于1.0m3／h)，抽水时不会发生翻砂现象，可采用排水挖土下沉，否则应采用不排水挖土下沉方法(图4—42)。不排水开挖下沉的挖土方法，一般宜采取抓泥、吸泥、射水交替或联合作业。必要时可辅以其他措施，诸如压重、高压射水、炮震、降低井内水位减小浮力以增加自重，用泥浆润滑套或空气幕等方法。 二、浮式沉井在水深流急、筑岛困难的情况下修建沉井基础，可采用浮式沉井。把沉井底节做成空体结构，或用其它办法使其在水中漂浮，用船只将其拖运到设计位置，再逐步用砼或水灌注增大自重，使其在水中徐徐下沉，直达河底。浮式沉井有木沉井、带有临时性井底的浮运沉井、带钢气筒的浮运沉井、钢筋砼薄壁浮运沉井、钢丝网水泥薄壁沉井、装配式钢筋砼薄壁沉井、钢壳底节浮式沉井等。一般在特大河流上多采用钢质的浮式沉井，在中小河流上则采用钢丝网水泥薄壁沉井等。浮式沉井浮运或下水前，应掌握河床、水文、气象及航运等情况，并检查锚定工作及有关施工设备。 (一)浮体的稳定性计算浮式沉井在其浮运、就位、接高直至落入河床的过程中，是以悬浮于水中的浮体而存在，在每一工序中都必须是一个稳定的浮体。浮体稳定的概念如图4—43所示。 (二)钢丝网水泥薄壁沉井图4—44为某桥采用的钢丝网水泥薄壁浮运沉井的构造示意图。系由30mm左右的钢丝水泥制成的薄壁隔成一个空腹壳体，入水后能自浮于水中，浮运就位后向内灌水下沉落于河床上，再逐格对称地灌注水下砼，从而使薄壁空腹沉井变成为普遍的重力式沉井。钢丝网水泥薄壁沉井包括钢丝网水泥薄壁、横撑骨架和横隔板等。前者由钢筋网、钢丝网和水泥砂浆组成(图4—45)。横撑骨架由圆钢与型钢焊成(图4—46)，各横撑间以水平型钢连接。横隔板系每间隔若干道横撑设置一道，目的是将井壁和横墙的壁胸分隔为若干空格，以便于对灌水、抽水、浇注砼时进行控制。内外井壁的间距，应按浮体计算和沉人土中所需重力等要求确定，并要考虑人工在壁腔内操作的方便，一般不得小于0.8m。 钢丝网水泥薄壁具有很大的弹性和抗裂性，能抵抗一定程度的冲击。故而具有以下优点：(1)结构薄而轻，有足够的强度和刚度，使用材料节省；(2)操作简便，适宜于多点平行作业，且施工时无需模板，可节约木材与钢材；(3)当河流不太宽时(如200m左右)，采取半通航措施，可用钢绳牵引沉井下水；(4)浮运就位的方法简便，设备简单，且稳妥可靠。 三、泥浆润滑套沉井泥浆润滑套是在沉井外壁周围与土层间设置泥浆隔离层(图4—47)，以减小土壤与井壁的摩擦力(泥浆对井壁的摩擦力为3～5kPa)，从而可以减轻沉井自重，加大下沉深度，提高下沉效率。九江长江大桥用此法配合井内射水吸泥下沉，平均下沉速度为0.27m／h，取得了良好效果。 采用泥浆套施工的沉井，其构造要求为：沉井刃脚踏面宽度不宜大于10cm，最好采用钢板包护无踏面的尖刃脚，以利于减小下沉时的正面阻力，并可防止漏浆。沉井外壁应做成单台阶形。为防止泥浆穿过沉井侧壁而渗漏到井内，并保持沉井下沉的稳定性，对直径不大于8m的圆形沉井，台阶位置多设在距刃脚底面2～3m处；对面积较大的沉井，台阶可设在底节与第二节接缝处。台阶的宽度就是泥浆套的宽度，一般宜为10～20cm。 泥浆润滑套的构造:射口挡板、地表围圈及压浆管。射口挡板为防止泥浆管射出的泥浆直冲土壁和土壁局部坍落堵塞出浆口，用角钢弯制成一射口挡板，固定在井壁台阶上。地表围圈是埋设在沉井周围保护泥浆的围壁，确保下沉时润滑套的正确宽度，防止表土坍落储存泥浆等。泥浆在围圈内可流动，用以调整各压浆管出浆量不均衡状况。地表围圈的宽度即沉井台阶的宽度，高度一般在1.5～2.0m左右，顶面高出地表约0.5m，上加顶盖，防止土石落入或流水冲蚀，可用木板或钢板做成。地表围圈外围用不透水的土回填夯实。压浆管的布置，厚壁沉井多采用内管法，把压浆管埋在井壁内。管径为38～50mm，间距3—4m，射口方向与井壁成45度角； 四、空气幕沉井空气幕沉井亦称壁后压气沉井。系在沉井井壁周围预埋若干层管路，每层管钻有许多小孔，接通压缩空气向井壁外面喷射，气流沿沉井外壁上升，带动砂粒翻滚，形成液化，粘土则形成泥浆，从而使土对井壁的摩擦力减小，沉井顺利下沉。适用于地下水位较高的细、粉砂类土及粘性土层中，其优点是：施工设备简单，经济效果好下沉中要停要沉容易控制；可以在水下施工，不受水深限制； 五、沉井基础检验沉井下沉进度随沉井入土深度、地质情况、沉井大小及形状、施工机具设备能力大小及选择适宜的施工方法等情况而异，其变化幅度很大，特别是土质结构复杂，影响更大。根据部分沉井下沉统计如下：1.平均综合下沉进度：筑岛沉井自抽垫下沉至沉到设计标高、浮式沉井自落入河床至沉到设计标高的全部作业时间内，其平均综合下沉进度为：砂土中0.3～0.4m／d；卵石中0.15～0.25m／d；砂粘土及粘砂土互层中0.20～0.30m／d；粘土中0.10～0.20m／d。2.各工序耗用时间：对下沉总延续时间为100％；接筑圬工及养护时间为30％～35％；安装防水围堰时间为10％～15％；下沉作业时间为50％～60％。 纠正沉井倾斜和位移应按下述规定进行：1.纠偏前，应先摸清情况，分析原因，然后采取相应措施。如有障碍物，应首先排除。2.纠正倾斜时，可采用偏除土、偏压重、顶部施加水平力或刃脚下支垫等方法。3.纠正位移时，如沉井倾斜方向有利于纠正位移时，则继续下沉，待沉井底面中心接近墩位设计中心，再纠正倾斜；如沉井垂直或倾斜方向不利于纠正位移时，则沉井应先调整至有利方向倾斜下沉，直至沉井符合要求。对沉井施工的全过程应进行阶段检验，并填写隐蔽工程检查记录。 第五节地下连续墙基础施工是在泥浆护壁条件下，采用专用的挖槽(孔)设备，顺序沿着基础结构物的周边，在地基中开挖出一个具有一定宽度与深度的槽孔，然后在槽内安放钢筋笼，浇注砼，逐步形成的一道连续的地下钢筋砼墙。当砼硬化到一定强度后，即可作为基坑开挖时挡土、防渗，对邻近建筑物的支护以及直接成为承受垂直荷载的基础的一部分。地下连续墙施工工艺最早见于欧洲，50年代在意大利、法国用于土坝中建造防渗墙，70年代日本把地下连续墙应用于桥梁基础，在结构形式、施工技术等方面得到了迅速发展。国内最早于1958年在密云水库白河主坝中，采用壁板式素砼地下连续墙做防渗芯墙获得成功。 一、地下连续墙的分类与特征1.分类：按槽孔形式，分为壁板式、桩排式和组合式(图4—50)，按墙体材料分为钢筋砼、素砼、塑性砼(由粘土、水泥和级配砂石所合成的一种低强度砼)和粘土等；按挖槽方式分为抓斗、冲击钻和回转钻等。基础的平面形状能适应工程的需要做成矩形、圆形、多角形及井字形等。 2.特征与应用范围1)地下连续墙刚度大、强度高，是一种变形较小的刚性基础，地下连续墙基础比沉井基础的变形小得多；2)施工时不扰动围岩，基础与地基的密着性好，墙壁的摩擦阻力比沉井井壁的大，在无明显坚硬持力层的情况下，地下连续墙能提供较大的承载力；3)施工所占空间较小，对周围地基和现有建筑物影响小，可近距离施工，特别适于在建筑群中施工；4)施工时振动小，噪声低，无需降低地下水位的设施，浇注砼无需支模和养护，故可使成本费降低；5)对地基的适用范围广，施工可全盘机械化，效率高，速度快。地下连续墙具有防渗、截水、抗滑、防爆、挡土和承重等多种功能，应用较为广泛。但是，工序较多、技术要求较高，因墙壁是钻挖成槽后就地灌注水下砼的薄壁结构，如果施工不当，容易因竖直度达不到要求，不能形成封闭的地下围墙，或者出现槽壁坍塌、墙体厚薄不匀、水下浇注砼质量低劣等事故。 图4—51为地下连续墙基础施工步骤框图，其中有的工序、技术要求等与就地钻孔灌注桩类似。施工要点如下：1.修筑导墙。槽孔施工前，为保证槽壁垂直，防止挖槽机械碰坏槽壁，必须沿着设计轴线开挖导墙，以起导向和防护作用，同时还可起到容蓄泥浆、吊放钢筋笼与砼导管等支承点的作用。2.成槽。成槽机械常用的有：抓斗式(吊索、导板和导杆式)和钻头式(回转式、冲击式)两类二、地下连续墙基础施工要点 旋转式挖槽机可分为独头钻及多头钻两种。多头钻机开槽时，需沿墙体的长度方向把地下墙划分成许多有一定长度的施工单元，宜用较大的单元槽段长度，不仅减少接头数量还提高墙体连续性和防渗能力，提高施工效率。一般每段槽孔长度为6～10m。旋转式钻机挖槽有“分层平挖”与“分层直挖”两种方法采用抓斗或冲击钻机时，槽段长度可增大。国内在施工地下防渗墙时，槽段长度有达38m的记录。抓斗挖槽有“分条抓”、“分块抓”及“两钻一抓”等方法广东省虎门大桥西锚碇地下连续墙基础施工就是采用先用钻机钻两个导孔，再用抓斗抓去两孔间土体形成槽孔的“两钻一抓”施工法。该法适用土层较硬、孔深较大的工程。 挖槽质量控制应包括：槽位、槽深、槽宽和倾斜度。在挖槽过程中应经常检查单元槽段的垂直度，其偏差一般不应超过1／200；槽位允许偏差为土30mm；槽深不超过设计深度0.2m；槽宽在任一深度上应保证地下墙的设计厚度；相邻两槽段竖向中心线的偏差在任一深度上不得大于设计墙厚的1／3。根据经验，施工顺序规划的原则是：先内后外，新开挖的单元要尽可能远离刚完成的单元，要尽早灌注待完成接头的墙壁砼。 3.泥浆护壁地下连续墙在成槽过程中，槽壁保持稳定不坍塌的主要原因是由于槽内泥浆起到护壁作用。泥浆宜选用膨润土或优质粘土配制。泥浆的容重大于地下水的容重，通过保持泥浆的液面高出地下水位0.5～1.0m，使泥浆的液柱压力足以平衡地下水、土压力，成为槽壁土体的一种液态支撑。泥浆压力将泥浆渗入土体孔隙，填充其间并形成一层组织致密、透水性很小的泥皮，维护槽壁的稳定性。保证泥浆质量，正确选用泥浆性能指标，是加快施工速度、确保施工安全的重要环节。施工时要经常检查泥浆的各项指标，必要时需加入适量的化学剂以改善泥浆性能。 4.槽段的连接地下连续墙施工根据划分好的墙段逐段进行，通过各单元槽段间接头连接形成连续墙体接头处理是连续墙施工的关键，其施工质量优劣直接关系到墙的受力性能与抗渗能力。接头的设置既要满足功能要求，又要施工简单。国内目前使用最多的是用接头管连接的非刚性接头。在单元槽段内土体被挖去后，在槽段的一端先安放接头管，再吊入钢筋笼，浇注砼后逐渐将接头管拔出，形成半圆形接头，如图4—55所示。 三、地下连续墙基础实例1.广东省虎门大桥(主跨888m的单跨悬索桥)西锚碇设计为重力式锚，每锚承受主缆的拉力约2×170000kN。西锚碇位于人工填筑的砂岛上，原设计用沉井加桩基方案。由于基础处原为暗·礁区，石笋林立，岩石风化腐蚀不一，且沉井刃脚周边岩面高差极大(达10.5m)，沉井施工困难大，经方案比较后，最后选定用地下连续墙基础。该基础为一圆形结构(图4—57)，外径为61.Om，内径为59.4m，墙厚为0.8m，平均深度约14.Om，嵌入弱风化岩的平均深度为1.95m，最大嵌岩深度达3.5m。环形折线墙体分为35个节段，节段间采用人字形钢板接头，使墙体互相楔合。墙内设有三道内衬圈和一道顶圈梁，以增强连续墙的整体性和刚度。 施工分三步进行(1)连续墙施工；(2)抽水干挖基坑土石方，并相应自上而下浇筑内衬圈梁砼；(3)检验基底，干处浇筑大体积基础砼。施工仅用了3个月，总体完成圬工量约40000m3，在同等规模基础工程施工中，创下了施工速度的新记录。 2.日本明石海峡大桥1号锚碇日本从70年代末首次将地下连续墙基础用于铁路桥梁后，目前已先后在近20座桥梁工程上应用。青森预应力砼斜拉桥(主跨240m)，塔墩采用了20.5m×30.0m、深达42m的地下连续墙井箱基础；室兰港白鸟大桥(三跨公路悬索桥，主跨为720m)的3号主墩，采用了用地下连续墙构筑的圆形井筒基础，挖深达106m；明石海峡大桥为960m+1990m+960m的悬索桥，世界第一大跨桥，其主缆端部最大拉力达1200000kN。该桥1号锚墩基础庞大，持力层在60m深以下，采用了直径为85m、深度达75.5m的圆柱形、以地下连续墙为壳体、中间填充辗压砼的实心基础(图4—58)。 该施工方法的特点是：1)先用地下连续墙构成圆形井筒，以深井抽水降低筒内水位，挖掘筒内土体。挖土时用逆砌法浇筑侧墙以加固地下连续墙；挖至基底后，浇筑底板，并用碾压法填充井筒素砼，收到效率高、造价低的效果。2)可细察基底岩层情况及时清除隐患，得到承载力大的稳定基础3)除地下连续墙施工必须在半年内昼夜施工外，其他工程均只需昼间作业，有利于环境与安全。4)地下连续墙是主体结构的一个组成部分。 第六节组合式基础施工处于特大水流上的桥梁基础工程，墩位处往往水深流急，地质条件极其复杂，河床土质覆盖层较厚，施工时水流冲刷较深，施工工期较长，采用普遍常用的单一形式的基础难以适应。为了确保基础工程安全可靠，同时又能维持航道交通，宜采用由两种以上形式组成的组合式基础。其功能要满足既是施工围堰、挡水结构物，又是施工作业平台，能承担所有施工机具与用料等；同时还应成为整体基础结构物的一部分，在桥梁营运阶段亦有所作为。组合基础的形式很多，常用的有双壁围堰钻孔桩基础、钢沉井加管柱(钻孔桩)基础、浮运承台与管柱、井柱、钻孔桩基础以及地下连续墙加箱形基础等。根据设计要求、桥址处的地质水文条件、施工机具设备状况、施工安全及通航要求等因素，通过综合技术经济分析，论证比较，因地制宜，合理选用。 一、双壁钢囤堰加钻孔灌注桩基础它不仅能起到深水基础工程的围水与施工平台作用，而且可以参与部分结构受力，既增加了深水基础工程结构的整体性能，又提高了下部结构的防撞能力，方便施工，降低了工程造价。在水深流急江河中，有其他结构难比拟的优越性。表4—47为90年代建成的几座长江大桥应用双壁钢围堰钻孔桩基础情况。 图4—59为泸州长江大桥3号墩基础构造示意。施工特点是隔水设施用双壁钢围堰，围堰由吸泥下沉，穿过砂卵石层至岩面。清理岩面、填塞刃脚后，浇筑水下砼围堰内抽水，埋设护筒(直径3m)，冲孔成桩，再浇筑桩顶承台砼，整个基础完成。钢围堰总重300t，见图4—59所示，分四节组拼，工厂预制，下沉就位。施工方案的优点是：砼先封底，利用围堰能承受较大的水压力，抽干积水，埋设护筒，省了护筒定位架及起重设备，避免异形刃脚护筒；同时钢围堰能安全度洪，脚手架可设置在钢围堰顶上。缺点是钢围堰只能作为施工手段用。 二、浮式沉井加管柱(钻孔桩)基础南京长江大桥2号、3号墩，水深30m，覆盖层厚约40m，基岩强度为7～9MPa，河床最大冲刷深度可达23m，采用钢沉井加管柱基础。钢沉井采用矩形，平面尺寸为16.19m×25.01m，井内分成15个方格，内插13根直径3m的预应力砼管柱。管柱下沉到岩面后钻孔，孔径2.4m，孔深7～9m，钻孔内放置钢筋骨架，然后灌注水下砼，一直填充至管柱顶面。管柱下端嵌入基岩，上端嵌固在承台砼中，沉井的封底封顶砼将管柱群联结成整体。 本方案的特点是：钢沉井能减少管柱所要穿过的覆盖层厚度，兼做下沉管柱的导向架，灌注上下封底、封顶砼及承台砼时作防水围堰；同时又是永久结构的组成部分，可增强桥墩基础的刚度。图4—63为3号墩基础型式图，图4—64为施工步骤示意图。 日本横滨港湾大桥(三跨连续钢斜拉桥，主跨460m)位于横滨港国际航道上，水深约12～14m，海底覆盖层厚度为30～40m。主墩采用浮式承台加井柱组合式基础。浮式承台为预制的预应力砼空箱结构，尺寸56m×54m，高度为12m；空箱内插入9根直径10m、长47～75m的钢筋砼沉井，沉井分节，底节长27m重力27000kN,用30000kN浮吊吊运就位安装。图4—66为横滨桥主墩构造示意图，图4—67为浮式承台井柱基础施工主要工序示意 该基础工程的主要特点是：其一，大型构件预制化，多功能预应力砼浮式承台与巨型沉井都是在岸边干船坞与专设预料厂制作，不仅施工质量有保障，而且可以加快施工进度，减少海上作业难度；其二，采用专门研制成功的大型摇臂式水中挖掘机，开挖水下深层泥岩，挖掘机工作面直径可扩大到11m，保证井柱的嵌岩深度至14m左右；其三，施工中作业面较小，完全能保证国际航道的通行安全。该桥的顺利建成为海湾地区的桥梁工程快速建设提供了范例。 三、地下连续墙箱形基础地下连续墙与挖掘机等技术的新发展，使得围堰支撑深挖直接基础有可能在水下基础工程中实现。日本从1979年开始在桥梁工程中应用地下连续墙技术以来，已在近20座桥梁的约70多个墩台基础中应用。室兰港的白鸟大桥的主塔墩基础可为典型示例。主跨720m的三跨双铰加劲公路悬索桥，桥宽14.25m，全长1380m。由于墩位处水深约15m，且地质复杂，砂砾层中含有直径大于1.Om的漂石，基岩为凝灰砂质砂岩，岩面又在水下73m处，不宜采用气压沉箱及刚性低的桩基础，只得采用以地下连续围堰支护的筒形井箱基础(图4—68)。该桥两个塔墩主墩基础底面标高与承台顶面标高最大高差达80m，且处于深水海中，可见其施工技术难度之大。 该桥主墩基础工程的施工特点是：其一，采用直径1.0～1.3m的锁口钢管桩(3号墩用168根1.Om，4号墩用136根1.3m)筑成直径为67m的围堰。筑岛材料为70％粉煤灰，30％火山灰并掺加4％～5％的普通硅酸盐水泥，同时对筑岛下的地基(直径达97m)进行改良加强，以求挖槽时槽壁稳定性好；其二，用地下连续墙构筑直径为37m的钢筋砼井筒，壁厚为1.5m，井筒底面标高：3号墩为一103m，4号墩为－67m，井筒顶面高出水面3m，地下连续墙高度达106m，为当今同类型桥梁基础之最；其三，挖基在围堰内抽干水的条件下进行，以先挖深、后浇筑砼井箱基础外壁的逆向施工法(倒卷帘法)，紧贴地下连续墙内壁面，由上而下地逐节浇筑厚度为2m的井箱外壁，直至井箱基础底面标高为止，井箱外壁连同地下连续墙壁形成厚度达3.5m的墙体，很大程度提高了围堰整体强度和防渗能力，也使地下连续墙成为基础主体结构的一部分，其四，施工方便(图4—68c))，减少了海上深水作业，切实保证了施工质量、施工安全及通航要求。 深水桥梁基础也相应涌现出不少新形式，如锁口钢管桩基础(图4—69)、深水设置基础等锁口钢管桩基础多用大直径钢管桩(1.Om～1.3m，壁厚10～15mm，两侧焊上钢锁口)打入土中，形成圆形或椭圆形的井筒基础。优点是既具有桩基础那种能适应基岩高低不平的灵活性，又具有像沉井那样的整体刚度，且设备简单、施工快速、水上作业面小、有利通航等。宁波大桥主塔墩基础首次采用了锁口钢管桩作防水围堰； 深水设置基础先在陆地上将基础结构物预制好，然后在深水中设置的一种基础形式，适用于水深、潮急、航运频繁等修建基础甚为困难的条件下。首先将海底爆破取平，用挖泥船或抓斗式吊船把残渣清除，形成基底台面，用浮式沉井下沉或用大型浮吊吊装等方法，在深水中安置预制的基础及墩身。这种基础施工安全、施工质量有保障、施工速度快，对航运影响甚小。图4—70为1996年施工的加拿大诺森伯兰海峡大桥的深水设置基础示意图。该桥由44孔跨度为250m的预应力砼箱梁组成，系把基础和墩身分两大件安装，每件重力在30MN～55MN之间，重型起重船的吊装能力为67MN。'